เลเซอร์มักปล่อยแสงผ่านการขยายประเภทหนึ่ง โฟตอนของอะตอมนั้นสามารถจัดการให้พลังงานของแสงพุ่งไปยังพื้นที่เล็ก ๆ หรือควบคุมมันในระยะทางไกล ๆ วิธีการที่พลังงานถูกส่งไปยังลำแสงเพื่อขยายนั้นเรียกว่าการสูบน้ำและโดยทั่วไปปั๊มเลเซอร์จะกระตุ้นอนุภาคให้อยู่ในสถานะพลังงานที่สูงขึ้น แต่ละรัฐมักถูกเรียกว่าระดับ ตัวอย่างเช่นเลเซอร์สามระดับสามารถควบคุมแสงในสามขั้นตอนที่แตกต่างกันก่อนที่จะถูกปล่อยออกมา การกำหนดค่าดังกล่าวมักจะใช้เพื่อให้แน่ใจว่าลำแสงอยู่ในระดับพลังงานที่ต้องการ
พลังงานที่ใช้ในเลเซอร์โดยทั่วไปจะสร้างความตื่นเต้นให้กับอนุภาคโฟตอน แต่ก็สามารถเกิดปฏิกิริยาตรงกันข้ามได้ ในเลเซอร์สามระดับแสงจะถูกถ่ายโอนจากสถานะพักสู่ระดับพลังงานสูง ในขั้นตอนที่สองพลังงานนี้สลายตัว แต่ไม่มีอนุภาคใดถูกปล่อยออกมาเป็นรังสี โดยทั่วไปอนุภาคไม่เกินครึ่งมีพลังงานเพียงพอในกระบวนการนี้ วิศวกรได้ออกแบบระบบที่สามารถทำให้พวกเขามีพลังมากกว่าที่จำเป็น ขั้นตอนสุดท้ายคือการเปิดใช้งานลำแสงเลเซอร์และพลังงานของอนุภาคจะลดลงอย่างรวดเร็วเมื่ออนุภาคถูกปล่อยออกมา
หลังจากยิงลำแสงปกติระดับพลังงานจะลดลงสู่ระดับต่ำสุด สถานะพื้นของเลเซอร์สามระดับจึงเรียกว่าระดับเลเซอร์ต่ำกว่าหรือ E1 ซึ่งมักจะเป็นสถานะของระบบหลังจากการปล่อยเกิดขึ้น พลังงานมักจะถูกส่งไปยังระดับ E3 โดยตรงจาก E1 ในขณะที่ระดับเลเซอร์ด้านบนเรียกว่า E2 มักจะเกิดขึ้นก่อนที่ลำแสงจะทำงาน
การใช้อิเลคตรอนเพียงครึ่งหนึ่งโดยทั่วไปต้องการพลังงานเพิ่มเข้ามาในเลเซอร์สามระดับ พลังงานส่วนใหญ่เปลี่ยนไปสู่สถานะที่ต่ำกว่าโดยไม่เปล่งแสงหรือการแผ่รังสีอื่น ๆ ซึ่งโดยทั่วไปจะเปิดใช้งานโดยการขนส่งพลังงานโดยอนุภาคที่เรียกว่าโฟตอน lattice เลเซอร์ชนิดนี้จึงมักจะไม่ได้มีประสิทธิภาพเท่ากับสายพันธุ์อื่น ๆ
สถานะพลังงานในแต่ละระดับมีอายุการเสี้ยววินาทีแม้ว่าจะได้รับและการสูญเสียอย่างมากที่สามารถเกิดขึ้นได้ อีกปรากฏการณ์หนึ่งที่มักเกิดขึ้นในเลเซอร์สามระดับคือการผกผันของประชากรซึ่งปริมาณของอนุภาคในสถานะพลังงานสูงกว่าใหญ่กว่าในรัฐล่าง โดยทั่วไปการขยายแสงจะเป็นผลลัพธ์ อย่างไรก็ตามสถานะพลังงานเหล่านี้เข้าถึงได้เพียงส่วนหนึ่งของอนุภาคในเลเซอร์ชนิดนี้ดังนั้นบางครั้งจำเป็นต้องมีการใช้พลังงานอย่างมีประสิทธิภาพ
